Material orgánico del suelo (MOS)

La materia o material orgánico del suelo (MOS) es el componente de materia orgánica del suelo, que consta de detritos de plantas y animales en diversas etapas de descomposición, células y tejidos de los microbios del suelo y sustancias que sintetizan los microbios del suelo. La MOS brinda numerosos beneficios a las propiedades físicas y químicas del suelo y su capacidad para brindar servicios ecosistémicos regulatorios. La MOS es especialmente crítica para las funciones y la calidad del suelo.

Los beneficios de SOM resultan de una serie de factores edáficos complejos e interactivos; una lista no exhaustiva de estos beneficios para la función del suelo incluye la mejora de la estructura del suelo, la agregación, la retención de agua, la biodiversidad del suelo, la absorción y retención de contaminantes, la capacidad de amortiguación y el ciclo y almacenamiento de los nutrientes de las plantas. La MOS aumenta la fertilidad del suelo al proporcionar sitios de intercambio catiónico y ser una reserva de nutrientes para las plantas, especialmente nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S), junto con micronutrientes, que la mineralización de la MOS libera lentamente. Como tal, la cantidad de MOS y la fertilidad del suelo están significativamente correlacionadas.

La MOS también actúa como un importante sumidero y fuente de carbono del suelo (C). Aunque el contenido de C de la MOS varía considerablemente, normalmente se estima que la MOS contiene un 58 % de C, y el "carbono orgánico del suelo" (SOC) se usa a menudo como sinónimo de MOS, y el contenido de SOC medido a menudo sirve como sustituto de la MOS. El suelo representa uno de los sumideros de C más grandes de la Tierra y es importante en el ciclo global del carbono y, por lo tanto, para la mitigación del cambio climático. Por lo tanto, la dinámica de MOS/COS y la capacidad de los suelos para proporcionar el servicio ecosistémico de secuestro de carbono a través de la gestión de MOS han recibido una atención considerable recientemente.

La concentración de MOS en los suelos generalmente oscila entre el 1 % y el 6 % de la masa total de la capa superior del suelo para la mayoría de los suelos de tierras altas. Los suelos cuyos horizontes superiores consisten en menos del 1% de materia orgánica se limitan principalmente a los desiertos, mientras que el contenido de SOM de los suelos en áreas bajas y húmedas puede llegar al 90%. Los suelos que contienen de 12% a 18% de COS generalmente se clasifican como suelos orgánicos.

Se puede dividir en 3 géneros: la biomasa viva de microbios, los detritos frescos y parcialmente descompuestos y el humus. La basura vegetal superficial, es decir, los detritos vegetales frescos, generalmente se excluyen de la MOS.

Fuentes

La principal fuente de MOS son los detritos vegetales. En bosques y praderas, por ejemplo, diferentes organismos descomponen los detritos frescos en compuestos más simples. Esto implica varias etapas, la primera es principalmente mecánica y se vuelve más química a medida que avanza la descomposición. Los descomponedores microbianos están incluidos en el SOM y forman una red alimenticia de organismos que se alimentan entre sí y posteriormente se convierten en presas.

También existen otros herbívoros que consumen materia vegetal fresca, cuyo residuo pasa luego al suelo. Los productos del metabolismo de estos organismos son las fuentes secundarias de MOS, que también incluye sus cadáveres. Algunos animales, como las lombrices de tierra, las hormigas y los ciempiés, contribuyen a la translocación vertical y horizontal de la materia orgánica.

Fuentes adicionales de MOS incluyen exudados de raíces de plantas y carbón vegetal.

Composición

El contenido de agua de la mayoría de los detritos vegetales está en el rango de 60% a 90%. La materia seca consiste en materia orgánica compleja que se compone principalmente de carbono, oxígeno e hidrógeno. Aunque estos tres elementos constituyen alrededor del 92 % del peso seco de la materia orgánica en el suelo, otros elementos son muy importantes para la nutrición de las plantas, incluidos el nitrógeno, el fósforo, el potasio, el azufre, el calcio, el magnesio y muchos micronutrientes.

Los compuestos orgánicos en los detritos vegetales incluyen:

• Carbohidratos que están compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno, y varían en complejidad desde azúcares bastante simples hasta las grandes moléculas de celulosa.
• Grasas que se componen de glicéridos de ácidos grasos, como butírico, esteárico y oleico. También incluyen carbono, oxígeno e hidrógeno.
• Las ligninas, que son compuestos complejos, forman las partes más viejas de la madera y también están compuestas principalmente de carbono, oxígeno e hidrógeno. Son resistentes a la descomposición.
• Proteínas que incluyen nitrógeno además de carbono, hidrógeno y oxígeno; y pequeñas cantidades de azufre, hierro y fósforo.
• Carbón, que es carbono elemental que se deriva de la combustión incompleta de la materia orgánica. Es resistente a la descomposición.

Descomposición

Los detritos vegetales en general no son solubles en agua y por lo tanto son inaccesibles para las plantas. Constituye, sin embargo, la materia prima de la que se derivan los nutrientes de las plantas. Los microbios del suelo lo descomponen a través de procesos bioquímicos enzimáticos, obtienen la energía necesaria de la misma materia y producen los compuestos minerales que las raíces de las plantas pueden absorber. La descomposición de compuestos orgánicos específicamente en compuestos minerales, es decir, inorgánicos, se denomina "mineralización". Una parte de la materia orgánica no se mineraliza sino que se descompone en materia orgánica estable que se denomina "humus".

La descomposición de los compuestos orgánicos ocurre a velocidades muy diferentes, dependiendo de la naturaleza del compuesto. La clasificación, de tasas rápidas a lentas, es:

1. Azúcares, almidones y proteínas simples
2. Proteínas
3. hemicelulosas
4. Celulosa
5. Ligninas y grasas

Las reacciones que ocurren se pueden incluir en uno de 3 géneros:

• Oxidación enzimática que produce dióxido de carbono, agua y calor. Afecta a la mayoría de la materia.
• Una serie de reacciones específicas libera y mineraliza los elementos esenciales nitrógeno, fósforo y azufre.
• Los compuestos que son resistentes a la acción microbiana se forman por modificación de los compuestos originales o por síntesis microbiana de otros nuevos para producir humus.

Los productos minerales son:

Humus

A medida que los detritos vegetales se descomponen, se forman algunos compuestos resistentes a los microbios, como ligninas modificadas, aceites, grasas y ceras. En segundo lugar, se sintetizan algunos compuestos nuevos, como polisacáridos y poliurónidos. Estos compuestos son la base del humus. Se producen nuevas reacciones entre estos compuestos y algunas proteínas y otros productos que contienen nitrógeno, incorporando así nitrógeno y evitando su mineralización. Otros nutrientes también se protegen de esta manera de la mineralización.

Sustancias húmicas

Las sustancias húmicas se clasifican en 3 géneros según su solubilidad en ácidos y álcalis, y también según su estabilidad:

• El ácido fúlvico es el género que contiene la materia de menor peso molecular, es soluble en ácidos y álcalis y es susceptible a la acción microbiana.
• El ácido húmico es el género que contiene la materia intermedia que tiene peso molecular medio, es soluble en álcalis e insoluble en ácidos, y tiene cierta resistencia a la acción microbiana.
• Humin es el género que contiene la materia de mayor peso molecular, la de color más oscuro, insoluble en ácidos y álcalis y la de mayor resistencia a la acción microbiana.

Función en el ciclo del carbono

El suelo tiene una función crucial en el ciclo global del carbono, con una reserva global de carbono del suelo estimada en 2500 gigatoneladas. Esto es 3,3 veces la cantidad de la reserva atmosférica a 750 gigatoneladas y 4,5 veces la reserva biótica a 560 gigatoneladas. El reservorio de carbono orgánico, que se presenta principalmente en forma de SOM, representa aproximadamente 1550 gigatoneladas del reservorio global total de carbono, y el resto corresponde al carbono inorgánico del suelo (SIC). La reserva de carbono orgánico existe en equilibrio dinámico entre ganancias y pérdidas; por lo tanto, el suelo puede servir como sumidero o como fuente de carbono, a través del secuestro o de las emisiones de gases de efecto invernadero, respectivamente, dependiendo de factores exógenos.